ตั้งแต่การพิสูจน์แนวคิด (POC) ไปจนถึงการผลิตปริมาณมาก (HVM)

Bézard อธิบายการพัฒนาเทคโนโลยีการแกะสลักไว้สามขั้นตอน:

1. การกำหนดสารกัดกร่อน ก๊าซ และชั้นเสริมที่จำเป็นสำหรับการกัด

2. แสดงให้เห็นถึงความสามารถในการเอาฟิล์มออกได้อย่างสมบูรณ์ภายในช่วงที่กำหนดและทำให้ได้ความสม่ำเสมอบนแผ่นเวเฟอร์

3. การกำหนดวิธีการทำซ้ำกระบวนการกับชิปหลายพันตัวในการผลิตที่มีปริมาณสูง (HVM) ที่ให้ผลผลิตสูงและการเบี่ยงเบนต่ำ

โดยปกติแล้ว วิศวกรแกะสลักและบูรณาการที่มีทักษะจะจัดการในสองขั้นตอนแรกของการพัฒนา ขั้นตอนที่สามต้องใช้ความเชี่ยวชาญด้านวิศวกรรม แต่การเรียนรู้ของเครื่องก็มีประโยชน์

“โดยทั่วไปแล้วการเรียนรู้ของเครื่องและการวิเคราะห์ข้อมูลจะมีประโยชน์ในขั้นตอนที่สามเท่านั้น” เบซาร์ดกล่าว “มันมีประสิทธิภาพมากเพราะสามารถเข้าถึงข้อมูลจำนวนมากและเข้าใจการโต้ตอบเล็กๆ น้อยๆ ที่เรียบง่ายนับล้านได้ ดังนั้นจึงเป็นเรื่องยากมากสำหรับสมองของมนุษย์ที่จะเข้าใจ แต่โปรแกรมคอมพิวเตอร์จะจัดการได้ง่ายกว่า อย่างไรก็ตาม เมื่อต้องจัดการ ด้วยการใช้งานใหม่ การแกะสลักวัสดุใหม่ หรือสถานการณ์การบูรณาการใหม่ ก็ไม่ได้แสดงให้เห็นถึงการพัฒนาใดๆ ที่เหนือกว่ามนุษย์เลย”

การใช้แมชชีนเลิร์นนิงยังเกี่ยวข้องกับต้นทุนการผลิตด้วย เนื่องจากขั้นตอนที่สามเกี่ยวข้องกับเวเฟอร์หลายพันแผ่น ซึ่งเป็นลำดับความสำคัญที่มากกว่าจำนวนที่ใช้ในขั้นตอนแรกและขั้นตอนที่สอง

Barrett Finch ผู้อำนวยการอาวุโสของกลุ่มผลิตภัณฑ์ Etch ที่ Lam Research อธิบายถึงเส้นทางกระบวนการใหม่ว่าได้รับการตรวจสอบความถูกต้องของแนวคิดจากผังกระบวนการและเค้าโครงที่ระบุ และพัฒนาอุปกรณ์ทำงานหนึ่งเครื่องขึ้นไปบนเวเฟอร์ จากนั้นการพิสูจน์แนวคิด (POC) นี้จะถูกถ่ายโอนไปยังทีมพัฒนาผลิตภัณฑ์ที่โรงงานผลิตเวเฟอร์เพื่อขยายขนาดกระบวนการและเพิ่มผลผลิต

Finch กล่าวว่า "ปริมาณงานที่ต้องใช้ในการแปลงการตรวจสอบแนวคิดเล็กน้อยให้เป็นผลิตภัณฑ์ที่สร้างรายได้ที่ทำกำไรมักถูกประเมินต่ำเกินไป ส่งผลให้เกิดช่องว่างอย่างมีนัยสำคัญในการทำกำไร การสร้างแบบจำลองหน้าต่างกระบวนการพยายามที่จะเชื่อมช่องว่างนี้ด้วยการแนะนำรูปแบบที่ยอดเยี่ยมในช่วงแรกของการพัฒนา การค้นหาเส้นทาง” เขาแนะนำว่าการออกแบบการทดลองเสมือนจริง (DOE) และการวิเคราะห์หลายพารามิเตอร์ที่ใช้มอนติคาร์โลสามารถใช้เพื่อจำลองการเปลี่ยนแปลงที่คาดหวังและทดสอบ POC

Finch กล่าวเสริมว่า "การสร้างแบบจำลองหน้าต่างกระบวนการสามารถตอบคำถามเช่น 'ฉันต้องรักษาซีดีหรือความแปรปรวนเท่าใดเพื่อให้ได้ประสิทธิภาพและผลตอบแทนของอุปกรณ์ที่ต่ำที่สุด' เราทำการจำลองเวเฟอร์เสมือนจริงมากกว่าหนึ่งล้านตัวสำหรับการทดสอบหน้าต่างกระบวนการให้เสร็จสิ้นภายในเวลาไม่กี่วัน ซึ่งเป็นไปไม่ได้ในชีวิตจริง"

พารามิเตอร์หลายตัวส่งผลต่ออัตราการกัด โปรไฟล์ และการเลือก ปัจจัยสำคัญประการหนึ่งคืออุณหภูมิ Benjamin Vincent ผู้จัดการอาวุโสฝ่ายวิศวกรรมกระบวนการและบูรณาการเซมิคอนดักเตอร์ของ Lam Research กล่าวว่าลูกค้าสามารถสังเกตผลกระทบของผลกระทบทางความร้อนที่มีต่อความเร็วการกัด การเลือกสรร และโปรไฟล์ พารามิเตอร์ทั้งหมดเหล่านี้ส่งผลต่อผลผลิตของอุปกรณ์และประสิทธิภาพการทำงาน fab ของเวเฟอร์ เขาเชื่อว่าการจำลองจะมีประโยชน์อย่างยิ่งเมื่อขั้นตอนกระบวนการมีการกำหนดค่าที่เป็นไปได้หลายอย่าง (พื้นที่กระบวนการขนาดใหญ่) หรือเมื่อผลลัพธ์ขั้นปลายน้ำของขั้นตอนนั้นไม่สามารถคาดเดาได้อย่างมาก

Alex Guermouche ผู้จัดการฝ่ายการตลาดผลิตภัณฑ์ที่ Esgee Technologies ซึ่งเป็นบริษัทในเครือของ Lam Research กล่าวว่า "กระบวนการกัดขึ้นอยู่กับอุณหภูมิพื้นผิวของชิป ซึ่งได้รับอิทธิพลจากฟลักซ์ความร้อนต่างๆ รวมถึงการนำความร้อน พลังงานกระแทกของไอออน ปฏิกิริยาพื้นผิว และการแผ่รังสีพลาสมา การไหลของความร้อน." เขาอธิบายเพิ่มเติมว่า "ดังนั้น แบบจำลองพลาสมาจำเป็นต้องรวมคุณลักษณะทางกายภาพเหล่านี้ทั้งหมดเพื่ออธิบายความแปรผันของอุณหภูมิบนพื้นผิวชิปได้อย่างแม่นยำ ซอฟต์แวร์จำลองกระบวนการช่วยให้เราสร้างแบบจำลองคุณลักษณะการแกะสลักที่หลากหลาย ทำให้เราได้ผลการแกะสลักที่ดีขึ้นเร็วขึ้นและ เร่งความสามารถของลูกค้าในการเพิ่มหรือเพิ่มประสิทธิภาพผลผลิต"

บรรลุระยะเวลาที่แม่นยำในกระบวนการแกะสลัก

สำหรับรูปทรงที่แคบและฟิล์มที่บางกว่า จำเป็นต้องมีความสมดุลระหว่างอัตราการกัดกรดและการควบคุมพารามิเตอร์การทำงานอื่นๆ ที่ดี

ฟินช์กล่าวว่า "ในขณะที่กฎการออกแบบหดตัวลง กระบวนการกัดกรดหลายขั้นตอนกำลังเปลี่ยนไปเป็นขั้นตอนกระบวนการกัดกรดพลาสมาที่รวดเร็วมาก ซึ่งต้องการการควบคุมอินพุตปฏิกิริยาทั้งหมดอย่างแม่นยำสูง เช่น กำลัง ความดัน เคมี และอุณหภูมิ" เขาตั้งข้อสังเกตว่ายังมีแนวโน้มที่จะปรับพฤติกรรมพัลส์พลาสมาให้เหมาะสม โดยที่อัตราส่วนไอออนต่อเป็นกลางจะถูกสร้างขึ้น จากนั้นผลพลอยได้จะถูกล้างออกไป "การสร้างแบบจำลองขั้นสูงของสถานการณ์นี้มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการขยายขนาดอุปกรณ์เพิ่มเติม"

ผู้ผลิตระบบแกะสลักได้ใช้ซอฟต์แวร์การสร้างแบบจำลองมาระยะหนึ่งแล้วเพื่อเร่งการพัฒนาโหนดถัดไปหรือเพิ่มผลผลิต เมื่อพิจารณาถึงความซับซ้อนของกระบวนการนี้และตัวแปรทั้งหมด จึงไม่น่าแปลกใจ

Finch กล่าวว่า "มีเวลาหรือเวเฟอร์ไม่เพียงพอในระหว่างการพัฒนาเทคโนโลยีโหนดถัดไปเพื่อทำการทดลองกระบวนการที่เป็นไปได้ทั้งหมด" "จำนวนชุดของการกำหนดค่าอุปกรณ์กัดกรดอาจเป็นหลักล้านหรือหลายพันล้านชุด ซึ่งทำให้การพัฒนาเวเฟอร์เต็มรูปแบบโดยที่กระบวนการทั้งหมดเป็นไปไม่ได้"

แน่นอนว่ารุ่นที่ดีทั้งหมดได้รับการตรวจสอบความถูกต้องบนชิปจริง Finch กล่าวว่า "แบบจำลองที่ดีควรเป็นแบบคาดการณ์ได้ และควรแก้ไขปัญหาเฉพาะที่ผู้ใช้ต้องการแก้ไข" "ข้อมูล Fab จริงควรสะท้อนถึงผลลัพธ์ที่แนะนำทุกครั้งที่แนะนำการเปลี่ยนแปลงกระบวนการหรือการออกแบบตามงานจำลอง ในกรณีของเรา เราสามารถคาดการณ์ผลกระทบของการเปลี่ยนแปลงกระบวนการได้อย่างแม่นยำโดยใช้ผลลัพธ์ตามแบบจำลอง และแก้ไขกระบวนการที่ยากและการพัฒนาเทคโนโลยีได้อย่างรวดเร็ว ปัญหา."

ซัพพลายเออร์เครื่องมือยังกำลังพัฒนากระบวนการแกะสลักขั้นสูงเพื่อรวมสายการผลิตของตนให้แน่นแฟ้นยิ่งขึ้น และเปลี่ยนกระบวนการระดับสองมาสก์ (ขั้นตอนการพิมพ์หินสองขั้นตอน) ให้เป็นกระบวนการเดียว ซึ่งจะทำให้กระบวนการง่ายขึ้นและลดต้นทุน

Bézard กล่าวว่า "บริษัทต่างๆ ไม่ได้ดัดแปลงฮาร์ดแวร์ที่มีอยู่เพื่อทำให้มีดของ Swiss Army มีความซับซ้อนมากขึ้น แต่ได้แนะนำเทคโนโลยีที่ปรับให้เหมาะกับการใช้งานเฉพาะ เช่น ระบบใหม่เพื่อแก้ปัญหาที่ล้ำสมัย" เป้าหมายคือการนำเส้นทั้งสองมาเผชิญหน้ากันให้ใกล้กันมากขึ้น ซึ่งปัจจุบันต้องใช้ขั้นตอนการสร้างเส้นและตามด้วยมาสก์สำหรับการตัด "สิ่งที่ประยุกต์วัสดุและอื่นๆ กำลังแนะนำคือวิธีการกัดโดยตรงในแนวนอน" กระบวนการนี้ยังสามารถขยายรูทะลุได้อีกด้วย

ยังมีต่อ...